水工混凝土抗?jié)B試驗密封新方法探討

李穎哲，張楚琦，李向東

(1.東北農業(yè)大學 水利與土木工程學院，哈爾濱 150000； 2.黑龍江省水利科學研究院，哈爾濱 150080)

0 引 言

水工混凝土建筑物長期在有水環(huán)境中運行，對混凝土抗?jié)B有較高的要求。國家標準規(guī)范《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》(GB/T 50082-2009)和《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)均提出了混凝土抗?jié)B試驗方法。混凝土的抗?jié)B性是指混凝土在水、油等壓力作用下抵抗?jié)B透的能力，水工混凝土一般用抗?jié)B等級(W)或滲透系數(shù)來表示。抗?jié)B等級是以 28 d齡期的標準試件,按逐級加壓法進行試驗時所能承受的最大水壓力來確定。滲透系數(shù)是測定混凝土在恒定水壓下的滲水高度，計算相對滲透性系數(shù)，比較不同混凝土的抗?jié)B性，適用于抗?jié)B性能較高的混凝土。《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)給出了“混凝土抗?jié)B性試驗(逐級加壓法)”和“混凝土相對滲透性試驗”兩種方法。

混凝土抗?jié)B性試驗要求混凝土抗?jié)B試件安裝到抗?jié)B儀上時試件與抗?jié)B儀試模必須密封嚴實，只有保證在受壓條件下試件與抗?jié)B儀試模周圍不滲水的情況下，混凝土抗?jié)B試驗才能順利進行，抗?jié)B試驗能否成功，試件和抗?jié)B試模間隙的密封是最關鍵的一步[1]。但長久以來混凝土抗?jié)B試驗中的密封材料及方法一直是令人困擾的問題。《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)抗?jié)B試驗中的密封主要推薦了石蠟加松香、水泥加黃油兩種方法，沒有統(tǒng)一的規(guī)定必須采用哪種材料和方法，同時保留了采用其它密封方法的可行性，只要能夠滿足混凝土抗?jié)B試驗密封要求即可。本文提出一種以EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材和氯丁膠相結合的經濟實用新的密封方法。

1 常用抗?jié)B試驗密封材料及方法的特點

混凝土抗?jié)B試驗中所用的密封材料及方法主要有以下幾種:

1.1 黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法

由一定比例的黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法，一般是水泥與黃油的質量比應在(2.5～3)∶1之間，用抹刀將密封材料均勻地刮涂到試件側面上，厚度為1～2 mm[3]。其優(yōu)點是技術成熟，應用廣泛，強度高，韌性好。缺點是需考慮黃油和水泥的比例、拌和的均勻程度，過程操作耗時費力，且黃油與水泥拌和時對檢測場所污染嚴重，耐壓級別不高，加壓到一定程度時旁側易滲水。

1.2 石蠟加松香密封法

用石蠟填充試件和試模間隙，在試件側面涂上一層加入少量松香的石蠟。用螺旋加速器將試件壓入經過烘箱或電爐預熱過的試模中，使試件與試模底部對齊，并在試模變冷后解除壓力。試模的預熱溫度，應以石蠟接觸試模即緩慢融化，但不流淌為準[3]。采用石臘加松香加熱后密封，優(yōu)點是密封效果較好，缺點是其入模時的溫度和試件表面石蠟的厚度不易控制，試件與試模組合過程操作困難。

1.3 硅膠或樹脂密封材料密封法

硅膠或樹脂密封材料密封性能好，但需在試件側面涂抹一定厚度，對時間有限制要求，試件表面需干燥，經濟性差[1]。硅膠的吸附性強，操作時需要穿戴安全服，否則容易發(fā)生危險。

1.4 JS防水涂料法

原料為JS復合型防水涂料，屬于聚合物水泥基防水涂料系列。用吸毛刷均勻地把涂料涂在試件側面，大約30 min，待表面形成膠裝薄膜后，涂第二遍；再形成薄膜后(40～50 min)，涂第三遍；再形成薄膜后(60～70 min)后，用加壓器將試件壓入試模，恒壓150 kN保持1 min后解除壓力。其優(yōu)點是操作簡單，工作效率高，密封效果好，環(huán)境無污染，清洗方便。缺點是對試件側面的光滑度和平整度要求較高，原材料質量要好，涂抹要仔細[2]。

1.5 橡膠圈封堵法

用一定厚度的橡膠圈按試件尺寸套入，用螺旋加速器或壓力機將抗?jié)B試件壓入試模。其優(yōu)點是操作簡單，工作效率高；缺點是橡膠圈尺寸不易把控，對橡膠圈尺寸、厚度及試件側面的光滑度要求較高。

另外，還有密封膏法、玻璃硅膠法等常用方法。

2 密封新材料及方法介紹

針對常用混凝土抗?jié)B試驗密封材料及方法的優(yōu)缺點，經過不斷地試驗和嘗試，使用EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材和氯丁膠相結合也可以很好地解決水工混凝土抗?jié)B試驗密封問題。

2.1 主要材料

EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材(圖1)、氯丁膠(其他相同效果黏合劑也可)。EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材是一種新型的環(huán)保包裝材料，由低密度聚乙烯脂經物理發(fā)泡產生無數(shù)的獨立氣泡構成，物理性質見表1。

表1 EPE聚乙烯珍珠棉物理性質

2.2 處理過程

1) 試件制作養(yǎng)護：根據(jù)混凝土抗?jié)B試驗要求成型試件，每組6塊，成型24 h拆模，用鋼絲刷刷去兩端水泥漿膜，標養(yǎng)28 d后進行試驗。

2) 準備好EPE聚乙烯材質珍珠棉及氯丁膠。因抗?jié)B試件的上直徑175 mm、下直徑185 mm、高度150 mm，通過計算，要求EPE聚乙烯材質珍珠棉長630～650 mm、寬200 mm、厚8 mm。

3) 把氯丁膠刷到EPE聚乙烯材質珍珠棉表面以及抗?jié)B試件的側面(圖2、圖3)，風干20 min左右，待珍珠棉與試件表面氯丁膠無流動性后，將EPE聚乙烯材珍珠棉與試件緊密粘合(圖4)，放置約2 h，將抗?jié)B試件放入試模，使用壓力機壓入(圖5)。

圖3 抗?jié)B試件側面刷氯丁膠

圖4 壓入模具前抗?jié)B試件

圖5 抗?jié)B試件壓入試模

圖6 混凝土抗?jié)B試驗

4) 最后將抗?jié)B試件放到抗?jié)B儀上進行抗?jié)B試驗，觀察試件和抗?jié)B試模間隙的密封情況(圖6)。

2.3 注意事項

1) 要準確掌握氯丁膠風干時間，時間過早EPE聚乙烯材質珍珠棉與試件易形成滑層，不利于緊密黏合。

2) EPE聚乙烯材質珍珠棉厚度以8 mm為最佳，過厚將影響抗?jié)B試件壓入試模，過薄則封閉效果不好。

2.4 特 點

EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材可塑性能好、韌性強、可壓縮，價格便宜，易獲得，厚度、寬度可定制。氯丁膠的使用廣泛，黏合牢固，耐水耐老化，價格便宜，易獲得。

3 幾種常用密封方法的試驗比較

選用常用的黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法、石蠟加松香密封法、橡膠圈封堵法進行試驗比較。試件設計抗?jié)B等級W10，選用逐級加壓法，每隔8 h增加0.1 MPa水壓，從0.3 MPa加壓到1.1 MPa。見表2。

表2 常用幾種密封方法的試驗比較

4 結 論

1) 使用EPE聚乙烯材質珍珠棉卷材和氯丁膠相結合的方式，對水工混凝土抗?jié)B試驗試件進行密封，可以有效防止試驗中的結合部滲漏，密封效果好。

2) EPE聚乙烯珍珠棉密封法適用于抗?jié)B性能較高的混凝土。